¿Por qué son tan problemáticos los motores GTF de Pratt & Whitney?

El motor PW1000G “GTF” por ‘Geared Turbo Fan’ (turbo fan engranado) es el desarrollo más reciente del fabricante Pratt & Whitney para la aviación comercial, con el que busca revolucionar la tecnología de los motores jet para aviones medianos, reduciendo el consumo de combustible sustancialmente.

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Para ello echó mano de la tecnología que se utiliza para los motores turbohélice en que las hélices no van conectadas directamente de la turbina de baja presión hacia el compresor de baja presión y la hélice, sino que lleva una caja de engranes que reduce las revoluciones por minuto a la que giran las aspas comparado con la velocidad de giro del compresor de baja presión.

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En un turbohélice esto es crucial porque las aspas no pueden girar a la misma velocidad por cuestiones técnicas. En el caso de los motores jet, cuidar la velocidad máxima del fan de entrada obligaba a que el compresor de baja presión girara a una menor velocidad de la óptima para su función, por lo que PW decidió utilizar una caja de engranes como la de los turbohélices para separar el giro del fan y del compresor y así optimizar ambos.

En principio la tecnología suena muy bien, las pruebas hechas con sus prototipos mostraron un gran ahorro de combustible y un gran desempeño, por lo que convencieron a varios fabricantes para ofrecerlo en sus nuevos modelos, como Bombardier para el nuevo CSeries (hoy Airbus A220), Embraer para sus Ejets E2 y Airbus como una de las opciones para la familia A320neo. También convencieron a Mitsubishi para su nuevo MRJ que ya fue cancelado y a Irkut de Rusia para el nuevo MC-21 que, por no poder recibir tecnología occidental hoy en día por las sanciones, tendrá que echar mano de desarrollos rusos. El motor también se ofreció a Boeing para el 737 MAX pero GE volvió a firmar con Boeing una carta de exclusividad para el CFM Leap en el caso del MAX.

Problemas de dentición

En un inicio el motor cumplió muy bien con sus expectativas de desempeño y economía, incluso mejor de lo originalmente ofrecido, pero luego vinieron los primeros problemas. En la industria se llaman “problemas de dentición” (teething problems) a los que presentan los desarrollos tecnológicos nuevos porque están siendo probados y ajustados. Así que en 2019 algunos aviones A220 de SWISS y Air Baltic presentaron problemas por fuga de aceite en vuelo que podrían suponer peligro de incendio. Esto obligó a hacer revisiones rápidas a toda la flota mundial equipada con motores GTF para evitar un incidente en vuelo. Pratt & Whitney encontró que el problema se debió a sellos que deberían ser más resistentes, por lo que los motores fueron rediseñados y se reemplazaron partes a los que estaban en operación. Este problema en general ya fue resuelto por PW y los operadores.

Pero después surgió otro problema que tiene tanto a PW como a los operadores con fuertes dolores de cabeza: el desgaste de los motores está haciendo que el mantenimiento requerido sea demasiado pronto y los motores tienen que desarmarse para ser renovados. Esto estaba planeado para hacerse cada 5200 ciclos, pero en algunos casos se hace necesario antes de 1000 ciclos como le pasó a Air Tanzania que por esta razón tiene en tierra toda su flota de A220.

Estos problemas se están dando porque el motor está trabajando más caliente de lo esperado, sobre todo en el núcleo del motor. Aparentemente los orificios de ventilación para el enfriamiento del núcleo se están bloqueando, sobre todo en lugares con mucho polvo o arena, por lo que el motor está trabajando mucho más caliente de lo debido, por ello tiene un mayor desgaste y necesita su mantenimiento mucho antes de lo esperado.

Crecimiento exponencial

El problema para las aerolíneas y para PW es que, como no se esperaba requerir tantos motores en inspección y mantenimiento, por un lado, no hay suficientes motores para cambiarlos al avión y que siga volando mientras los motores originales son reparados; y, por otra parte, el fabricante no cuenta con tantas refacciones como se debería para atender tantos motores ya que no se esperaba que se requirieran. Esto en mucho es también consecuencia de los problemas en las cadenas de suministro desde la pandemia que no hay permitido lograr el ritmo de producción que piden los fabricantes de aviones.

Para tratar de solucionar esto, PW está trabajando en dos frentes, por un lado, está creciendo el número de centros de servicio para los motores alrededor del mundo para poder atender tantos motores como se va requiriendo, hace 4 años había 5 centros de servicio autorizados alrededor del mundo, actualmente hay 12 y PW espera que para el 2025 haya 19.

Por otra parte, PW está trabajando en nuevas versiones de la cámara de combustión, realizó las versiones denominadas A, B y C que no tuvieron el éxito esperado; actualmente hay una D1 que no tiene muy convencidos a los operadores, y se trabaja en una D2 que en teoría resuelve de manera concreta el problema de los orificios de refrigeración de la cámara para las versiones actuales del PW1000G. Aquí el problema será, una vez aprobado, la producción de la nueva cámara tomará su tiempo ya que los proveedores de segundo nivel tienen problemas para conseguir expertos en soldadura de precisión que se requiere para la fabricación de la nueva cámara de combustión.

Nueva versión

Mientras tanto, PW trabaja en el desarrollo de una versión mejorada del PW1000G para la familia A320neo denominado Advantage, que no solamente terminará con los problemas que tiene la versión actual del motor, sino que ofrecerá mayor potencia y menor consumo, con lo que el fabricante espera sacarse la espina que está afectando tanto a sus clientes como a su prestigio como fabricante.

Hay que recordar que Pratt & Whitney dominó el mercado de motores jet para aviones comerciales hasta los 80s en que, por dormirse en sus laureles, fue superado por GE y Rolls-Royce con motores más potentes, más económicos y durables. Buscando regresar a sus glorias pasadas desarrolló el motor PW4000 para el Boeing 777 pero fue el motor menos exitoso para el avión, siendo superado ampliamente por sus competidores. También se unió a Rolls-Royce, MTU Aero Engines y Japanese Aero Engine Corporation, para fundar IAE (International Aero Engines) que desarrolló la familia de motores IAE2500 para el entonces nuevo Airbus A320 y posteriormente se ofreció en otros aviones, como el MD-90. Aunque técnicamente bueno, fue superado en ventas por el confiable CFM56 desarrollado por GE y Safran.

Esperemos que Rolls-Royce aprenda de estos problemas para su nuevo desarrollo UltraFan y no dé tantos problemas cuando finalmente entre en servicio.